KR20210042655A - Apparatus for controlling heating pad - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히팅 패드 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 팩에 구비된 히팅 패드의 동작 상태를 제어하는 히팅 패드 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heating pad control device, and more particularly, to a heating pad control device for controlling the operating state of the heating pad provided in the battery pack.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable telephones is rapidly increasing, and development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. is in full swing, high-performance batteries capable of repetitive charging and discharging have been developed. There is an active research on the Korean market.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium batteries, among which lithium batteries have little memory effect compared to nickel-based batteries, so they are free to charge and discharge, and have a very high self-discharge rate. It is in the spotlight for its low energy density and high energy density.
한편, 일반적으로 배터리 및 배터리가 포함된 배터리 팩은 밀폐 구조이기 때문에, 내부에서 발생된 열에 의해 화재 또는 폭발 사고가 발생될 위험이 있다. 따라서, 배터리 팩의 안전한 사용을 위해서는, 배터리 팩의 온도가 일정 수준 이상이 되면, 발열 요인을 해소시켜 배터리 팩의 온도를 낮추는 것이 필요하다.Meanwhile, in general, since the battery and the battery pack including the battery have a sealed structure, there is a risk of a fire or an explosion accident due to heat generated inside. Therefore, for safe use of the battery pack, when the temperature of the battery pack reaches a certain level or higher, it is necessary to lower the temperature of the battery pack by eliminating the heat generation factor.
특허문헌 1은 배터리에 도통되는 전압값 및 배터리를 통해 발산되는 열의 온도를 감지하여 퓨즈를 단락시키는 일체화된 능동 퓨즈 모듈 및 이를 통한 과전압 방지 방법이 개시되었다.
다만, 특허문헌 1은 일회용 퓨즈를 단락시키는 구성을 개시하고 있기 때문에, 배터리 팩을 재사용할 수 없는 문제가 있다. 즉, 특허문헌 1은 배터리 팩이 재사용될 수 없는 온도가 되면, 배터리 팩의 퓨즈를 절단하는 구성을 개시하고 있을 뿐, 배터리 팩의 온도를 상승시키는 발열 인자 자체의 문제를 해소시키지 못하는 문제가 있다.However, since
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩의 온도 및 배터리 팩에 흐르는 전류에 기반하여, 히팅 패드의 동작 상태를 제어함으로써, 배터리 팩이 고온 상태를 유지하는 것을 방지할 수 있는 히팅 패드 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention, as conceived to solve the above problems, is to prevent the battery pack from maintaining a high temperature state by controlling the operating state of the heating pad based on the temperature of the battery pack and the current flowing through the battery pack. It is an object of the present invention to provide a heating pad control device that can be used.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
본 발명의 일 측면에 따른 히팅 패드 제어 장치는 메인 충방전 경로에서 배터리 모듈의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이에 배치된 메인 릴레이; 상기 메인 충방전 경로에 연결된 히팅 라인에 배치되어, 전류가 인가되면 발열하는 히팅 패드; 및 상기 히팅 라인에 배치되어, 동작 상태에 따라 상기 히팅 라인에 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 히팅 릴레이;가 구비된 배터리 팩과 연결되어 상기 히팅 패드의 동작 상태를 제어하는 히팅 패드 제어 장치일 수 있다.A heating pad control apparatus according to an aspect of the present invention includes a main relay disposed between a positive terminal of a battery module and a positive terminal of a battery pack in a main charge/discharge path; A heating pad disposed on a heating line connected to the main charge/discharge path to generate heat when a current is applied; And a heating relay disposed on the heating line to control a flow of current flowing through the heating line according to an operating state; and a heating pad control device connected to a battery pack to control an operating state of the heating pad. .
본 발명의 일 측면에 따른 히팅 패드 제어 장치는 상기 배터리 팩의 온도를 측정하고, 측정된 배터리 팩의 온도에 대응되는 측정 온도 신호를 출력하도록 구성된 측정부; 미리 설정된 기준 온도에 대응되는 기준 온도 신호를 출력하도록 구성된 프로세서; 상기 측정부로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터 상기 기준 온도 신호를 수신하며, 상기 메인 릴레이의 양단 전압, 상기 측정 온도 신호 및 상기 기준 온도 신호에 기반하여 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 제어하는 제어 신호를 출력함으로써 상기 히팅 패드의 동작 상태를 제어하도록 구성된 히팅 제어부를 포함할 수 있다.A heating pad control apparatus according to an aspect of the present invention includes: a measurement unit configured to measure a temperature of the battery pack and output a measurement temperature signal corresponding to the measured temperature of the battery pack; A processor configured to output a reference temperature signal corresponding to a preset reference temperature; Receives the measurement temperature signal from the measurement unit, receives the reference temperature signal from the processor, and controls the operating state of the heating relay based on the voltage across the main relay, the measurement temperature signal, and the reference temperature signal It may include a heating control unit configured to control the operating state of the heating pad by outputting a control signal.
상기 히팅 릴레이는, 상기 히팅 제어부로부터 턴-온 제어 신호가 출력되면, 동작 상태가 턴-온 상태로 전환되어 상기 메인 충방전 경로와 상기 히팅 패드를 연결시키도록 구성될 수 있다.When a turn-on control signal is output from the heating control unit, the heating relay may be configured to switch an operation state to a turn-on state to connect the main charge/discharge path and the heating pad.
상기 히팅 패드는, 상기 메인 릴레이 및 상기 히팅 릴레이의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 상기 배터리 모듈에서 출력된 전류를 인가받도록 구성될 수 있다.The heating pad may be configured to receive a current output from the battery module when the operation states of the main relay and the heating relay are controlled to be turned on.
상기 히팅 제어부는, 상기 메인 릴레이의 일단 전압 및 타단 전압을 각각 입력받고, 입력받은 메인 릴레이의 양단 전압의 차이에 대응되는 전압 비교 신호를 출력하도록 구성된 제1 비교기; 입력받은 측정 온도 신호 및 기준 온도 신호의 크기를 비교한 결과에 대응되는 온도 비교 신호를 출력하도록 구성된 제2 비교기; 및 상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호를 입력받고, 상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호의 값에 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성된 제어 신호 출력기를 포함할 수 있다.The heating control unit includes: a first comparator configured to receive a voltage of one end and a voltage of the other end of the main relay, respectively, and to output a voltage comparison signal corresponding to a difference between voltages of both ends of the main relay; A second comparator configured to output a temperature comparison signal corresponding to a result of comparing the magnitudes of the input measured temperature signal and the reference temperature signal; And a control signal output unit configured to receive the voltage comparison signal and the temperature comparison signal and output a control signal corresponding to the voltage comparison signal and the temperature comparison signal.
상기 제1 비교기는, 상기 양단 전압의 차이가 소정 크기 미만인 경우, 제1 전압 비교 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 양단 전압의 차이가 상기 소정 크기 이상인 경우, 제2 전압 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The first comparator is configured to output a first voltage comparison signal when the difference between the voltages at both ends is less than a predetermined size, and output a second voltage comparison signal when the difference between the voltages at both ends is greater than or equal to the predetermined level. I can.
상기 제2 비교기는, 상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 이상인 경우, 제1 온도 비교 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 미만인 경우, 제2 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The second comparator is configured to output a first temperature comparison signal when the value corresponding to the measured temperature signal is greater than or equal to the value corresponding to the reference temperature signal, and the value corresponding to the measured temperature signal is the reference temperature signal If it is less than a value corresponding to, it may be configured to output a second temperature comparison signal.
상기 제어 신호 출력기는, 상기 제1 비교기로부터 제1 전압 비교 신호를 입력받고, 상기 제2 비교기로부터 제1 온도 비교 신호를 입력받은 경우, 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태로 전환시키는 턴-오프 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The control signal output unit, when receiving a first voltage comparison signal from the first comparator and receiving a first temperature comparison signal from the second comparator, turns the heating relay into a turn-off state It can be configured to output an off control signal.
상기 프로세서는, 상기 측정부로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하고, 상기 측정부가 측정한 측정 온도와 상기 설정된 기준 온도를 비교한 결과에 기반하여 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.The processor may be configured to receive the measurement temperature signal from the measurement unit and control an operating state of the heating relay based on a result of comparing the measured temperature measured by the measurement unit and the set reference temperature.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 히팅 패드 제어 장치를 포함할 수 있다.A battery pack according to another aspect of the present invention may include a heating pad control apparatus according to an aspect of the present invention.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는 본 발명의 일 측면에 따른 히팅 패드 제어 장치를 포함할 수 있다.A vehicle according to another aspect of the present invention may include a heating pad control device according to an aspect of the present invention.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩의 온도가 일정 수준 이상으로 상승되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다. 따라서, 배터리 팩의 온도가 일정 수준으로 유지되기 때문에, 배터리 팩에 구비된 소자들의 손상이 적어지고, 배터리 팩의 사용 효율이 향상될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is an advantage in that the temperature of the battery pack can be prevented from rising above a certain level. Accordingly, since the temperature of the battery pack is maintained at a certain level, damage to elements provided in the battery pack is reduced, and the use efficiency of the battery pack may be improved.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 히팅 제어부 및 프로세서를 이용하여 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하는 것이 이중으로 방지되기 때문에, 배터리 팩의 온도 상승에 따른 사고 발생의 위험이 현저하게 줄어들 수 있는 장점이 있다.In addition, according to an aspect of the present invention, since the temperature of the battery pack is double prevented from rising above the reference temperature by using the heating control unit and the processor, the risk of an accident due to the increase in the temperature of the battery pack is significantly reduced. There is an advantage to be able to.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치가 포함된 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 배터리 팩에 흐르는 전류에 대한 제1 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치가 포함된 배터리 팩에 부하가 연결된 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 배터리 팩에 흐르는 전류에 대한 제2 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치가 포함된 배터리 팩의 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다.The following drawings attached to the present specification serve to further understand the technical idea of the present invention together with a detailed description of the present invention to be described later, and the present invention should not be construed as being limited to the matters described in such drawings.
1 is a diagram showing an exemplary configuration of a battery pack including a heating pad control device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a heating pad control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a first example of a current flowing through a battery pack.
4 is a diagram illustrating an exemplary configuration in which a load is connected to a battery pack including a heating pad control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a second example of the current flowing through the battery pack.
6 is a view showing another exemplary configuration of a battery pack including a heating pad control device according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.Terms including an ordinal number, such as first and second, are used for the purpose of distinguishing one of various elements from the others, and are not used to limit the elements by such terms.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서에 기재된 프로세서와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as a processor described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another element interposed therebetween. Includes.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing an exemplary configuration of a
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10), 메인 릴레이(20), 히팅 패드(30), 히팅 릴레이(40) 및 히팅 패드 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 배터리 모듈(10)에는 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비될 수 있다. 그리고, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다.Here, the
구체적으로, 배터리 팩(1)은 메인 충방전 경로(ML)에서 배터리 모듈(10)의 양극 단자와 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이에 배치된 메인 릴레이(20)를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 메인 충방전 경로(ML)는 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+), 배터리 모듈(10) 및 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)를 연결하는 대전류 경로일 수 있다. 일단은 배터리 모듈(10)에 연결되고, 타단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)에 연결되도록 메인 릴레이(20)가 메인 충방전 경로(ML)에 연결될 수 있다.Specifically, the
히팅 패드(30)는 상기 메인 충방전 경로(ML)에 연결된 히팅 라인(HL)에 배치되어, 전류가 인가되면 발열하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 히팅 라인(HL)은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 및 음극 단자(P-)에 병렬로 연결될 수 있다.The
그리고, 히팅 라인(HL)에는 동작 상태에 따라 상기 히팅 라인(HL)에 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 히팅 릴레이(40)가 구비될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 메인 충방전 경로(ML)를 흐르는 전류가 히팅 패드(30)로 인가될 수 있다. 다른 예로, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어되면, 히팅 패드(30)에는 전류가 인가되지 않을 수 있다.Further, the heating line HL may be provided with a
본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 배터리 팩(1)과 연결되고, 배터리 팩(1)에 구비된 히팅 패드(30)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.The heating
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 2 is a schematic diagram of a heating
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 측정부(110), 프로세서(120) 및 히팅 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the heating
측정부(110)는 상기 배터리 팩(1)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.The
예컨대, 측정부(110)는 일반적인 온도 센서를 구비하여, 배터리 팩(1)의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 측정부(110)는 배터리 모듈(10)과 연결되어, 배터리 모듈(10)의 온도를 측정할 수도 있다.For example, the
측정부(110)는 측정된 배터리 팩(1)의 온도에 대응되는 측정 온도 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 측정부(110)는 측정한 배터리 팩(1)의 온도를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 그리고 측정부(110)는 변환한 디지털 신호를 출력 단자에 연결된 라인을 통해서 출력할 수 있다.Specifically, the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 측정부(110)가 측정한 배터리 팩(1)의 온도에 대응되는 측정 온도 신호는 제3 라인(L3)을 통해서 출력될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, a measurement temperature signal corresponding to the temperature of the
프로세서(120)는 미리 설정된 기준 온도에 대응되는 기준 온도 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The
여기서, 미리 설정된 기준 온도는 배터리 팩(1)에 대해 미리 설정된 정상 온도 범위 중 상한 온도를 의미할 수 있다. 즉, 미리 설정된 기준 온도는 배터리 팩(1)이 정상적으로 동작할 수 있는 임계 온도일 수 있다.Here, the preset reference temperature may mean an upper limit temperature among a preset normal temperature range for the
구체적으로, 프로세서(120)는 미리 설정된 기준 온도를 나타내는 기준 온도 신호를 생성하고, 생성한 기준 온도 신호를 출력할 수 있다.Specifically, the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 프로세서(120)가 생성한 기준 온도 신호는 제4 라인(L4)을 통해서 출력될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the reference temperature signal generated by the
히팅 제어부(130)는 상기 측정부(110)로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 히팅 제어부(130)는 상기 프로세서(120)로부터 상기 기준 온도 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 히팅 제어부(130)는 측정부(110) 및 프로세서(120)에 각각 연결될 수 있다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 히팅 제어부(130)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)와 연결되고, 제4 라인(L4)을 통해서 프로세서(120)와 연결될 수 있다.Specifically, the
그리고, 히팅 제어부(130)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)로부터 측정 온도 신호를 수신하며, 제4 라인(L4)을 통해서 프로세서(120)로부터 기준 온도 신호를 수신할 수 있다.In addition, the
히팅 제어부(130)는 상기 메인 릴레이(20)의 양단 전압, 상기 측정 온도 신호 및 상기 기준 온도 신호에 기반하여 상기 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어하는 제어 신호를 출력함으로써 상기 히팅 패드(30)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 히팅 제어부(130)는 배터리 팩(1)의 메인 충방전 경로(ML)에 배치된 메인 릴레이(20)의 양단 전압, 측정부(110)로부터 수신한 측정 온도 신호 및 프로세서(120)로부터 수신한 기준 온도 신호에 기반하여 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다.Specifically, the
여기서, 히팅 제어부(130)에서 출력하는 제어 신호는 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어하는 신호일 수 있다. 즉, 히팅 릴레이(40)는 히팅 제어부(130)에서 출력된 제어 신호를 수신하면, 동작 상태가 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 전환될 수 있다.Here, the control signal output from the
또한, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 제어됨으로써, 히팅 패드(30)의 동작 상태가 제어될 수 있다. In addition, by controlling the operating state of the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태이고, 메인 충방전 경로(ML)에 전류가 흐르는 경우라면, 히팅 패드(30)에 전류가 인가되어 히팅 패드(30)가 동작할 수 있다. 즉, 히팅 패드(30)가 발열될 수 있다. For example, in the embodiment of FIG. 1, when the operating state of the
다른 예로, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-오프 상태이면, 메인 충방전 경로(ML)에 전류가 흐르는지 여부와 관계없이 히팅 패드(30)가 동작하지 않을 수 있다. 따라서, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어되면, 히팅 패드(30)가 동작되지 않기 때문에, 배터리 팩(1)의 온도가 서서히 낮아질 수 있다.As another example, when the operating state of the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 배터리 팩(1)의 상태(예컨대, 메인 릴레이(20)의 양단 전압 및 배터리 팩(1)의 온도)에 기반하여 히팅 패드(30)의 동작 상태를 제어할 수 있는 특징이 있다.In other words, the heating
따라서, 배터리 팩(1)의 온도가 일정 수준으로 유지되기 때문에, 배터리 팩(1) 내부 구성 요소가 고온에 노출되는 것이 방지될 수 있다. 특히, 배터리 팩(1)의 온도가 기준 온도 이상으로 유지되어, 고온에 의해 배터리 팩(1) 내부의 라인, 릴레이 또는 저항 등이 손상되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)의 온도에 의해 배터리 모듈(10)의 온도가 상승하는 것이 방지될 수 있기 때문에, 배터리 모듈(10)의 폭발과 같은 사고가 방지될 수 있다.Therefore, since the temperature of the
한편, 히팅 패드 제어 장치(100)에 구비된 프로세서(120)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서(120), ASIC(Application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(120)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서(120) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(120)와 연결될 수 있다.Meanwhile, the
상기 히팅 릴레이(40)는, 상기 히팅 제어부(130)로부터 턴-온 제어 신호가 출력되면, 동작 상태가 턴-온 상태로 전환되어 상기 메인 충방전 경로(ML)와 상기 히팅 패드(30)를 연결시키도록 구성될 수 있다.When the
도 1을 참조하면, 히팅 라인(HL)의 일단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)와 메인 릴레이(20)의 타단 사이에 연결될 수 있다. 즉, 히팅 라인(HL)의 일단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)와 메인 릴레이(20)의 타단 사이의 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 또한, 히팅 라인(HL)의 타단은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)와 배터리 모듈(10)의 음극 단자 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 히팅 라인(HL)은 배터리 팩(1)의 메인 충방전 경로(ML)에 배터리 모듈(10)과 병렬 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, one end of the heating line HL may be connected between the positive terminal P+ of the
또한, 히팅 라인(HL)에는 히팅 패드(30)와 히팅 릴레이(40)가 직렬 연결되어 있을 수 있다. In addition, a
예컨대, 도 1을 참조하면, 히팅 라인(HL) 상에서 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 측에 히팅 릴레이(40)의 일단이 연결되고, 히팅 패드(30)의 일단과 히팅 릴레이(40)의 타단이 직접 연결될 수 있다. 그리고, 히팅 라인(HL) 상에서 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 측에 히팅 패드(30)의 타단이 연결될 수 있다.For example, referring to FIG. 1, one end of the
따라서, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 메인 충방전 경로(ML)와 히팅 패드(30)가 전기적으로 연결될 수 있다.Accordingly, when the operating state of the
그리고, 상기 히팅 패드(30)는, 상기 메인 릴레이(20) 및 상기 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 상기 배터리 모듈(10)에서 출력된 전류를 인가받도록 구성될 수 있다.In addition, the
여기서, 메인 릴레이(20)의 동작 상태는 프로세서(120)에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 도 1의 실시예에서, 프로세서(120)는 제9 라인(L9)을 통해서 메인 릴레이(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 프로세서(120)는 메인 릴레이(20)의 동작 상태를 제어하는 신호를 제9 라인(L9)을 통해 출력함으로써, 메인 릴레이(20)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 제어할 수 있다.Here, the operation state of the
도 3은 배터리 팩(1)에 흐르는 전류에 대한 제1 예시를 도시한 도면이다. 도 3에서 화살표는 배터리 모듈(10)에서 출력된 전류가 흐르는 방향을 나타낸다.3 is a diagram illustrating a first example of the current flowing through the
도 3을 참조하면, 메인 릴레이(20) 및 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 배터리 모듈(10), 메인 릴레이(20), 히팅 릴레이(40) 및 히팅 패드(30)를 통한 폐회로가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, when the operation states of the
즉, 배터리 모듈(10)에서 출력된 전류는 메인 릴레이(20) 및 히팅 릴레이(40)를 통과하여 히팅 패드(30)로 인가될 수 있다. 이 경우, 전류를 인가받은 히팅 패드(30)는 발열하여 배터리 팩(1)의 온도를 상승시킬 수 있다.That is, the current output from the
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 히팅 제어부(130)는, 제1 비교기(131), 제2 비교기(132) 및 제어 신호 출력기(133)를 포함할 수 있다.1 and 3, the
제1 비교기(131)는 상기 메인 릴레이(20)의 일단 전압 및 타단 전압을 각각 입력받도록 구성될 수 있다. The
구체적으로, 제1 비교기(131)는 2개의 입력 단자를 구비할 수 있다. 제1 비교기(131)의 제1 입력 단자는 메인 릴레이(20) 일단과 배터리 모듈(10) 사이의 노드에 연결되어, 메인 릴레이(20)의 일단 전압을 입력받을 수 있다. 그리고, 제1 비교기(131)의 제2 입력 단자는 메인 릴레이(20)의 타단과 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이의 노드에 연결되어, 메인 릴레이(20)의 타단 전압을 입력받을 수 있다.Specifically, the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제1 비교기(131)는 제2 라인(L2)을 통해 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다. 그리고, 제1 비교기(131)는 제2 라인(L2)을 통해서 메인 릴레이(20)의 일단 전압을 입력받을 수 있다. 또한, 제2 비교기(132)는 제1 라인(L1)을 통해 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 그리고, 제1 비교기(131)는 제1 라인(L1)을 통해서 메인 릴레이(20)의 타단 전압을 입력받을 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the
제1 비교기(131)는 입력받은 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이에 대응되는 전압 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 비교기(131)는 1개의 출력 단자를 구비할 수 있다.The
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제1 비교기(131)의 출력 단자는 제5 라인(L5)과 연결될 수 있다. 따라서, 제1 비교기(131)는 메인 릴레이(20)의 일단 전압과 타단 전압의 차이에 대응되는 전압 비교 신호를 제5 라인(L5)을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 출력된 전압 비교 신호는 제5 라인(L5)을 통해서 제어 신호 출력기(133)에 입력될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the output terminal of the
제2 비교기(132)는 입력받은 측정 온도 신호 및 기준 온도 신호 크기를 비교한 결과에 대응되는 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 제2 비교기(132)는 제1 비교기(131)와 마찬가지로 2개의 입력 단자를 구비할 수 있다. 제2 비교기(132)의 제1 입력 단자는 측정부(110)와 연결되어, 측정부(110)로부터 측정 온도 신호를 입력받을 수 있다. 그리고, 제2 비교기(132)의 제2 입력 단자는 프로세서(120)와 연결되어, 프로세서(120)로부터 기준 온도 신호를 입력받을 수 있다.Specifically, the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제2 비교기(132)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)와 연결될 수 있다. 제2 비교기(132)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)에서 출력된 측정 온도 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 제2 비교기(132)는 제4 라인(L4)을 통해서 프로세서(120)와 연결될 수 있다. 제2 비교기(132)는 제4 라인(L4)을 통해서 프로세서(120)에서 출력된 기준 온도 신호를 입력받을 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the
또한, 제2 비교기(132)는 제6 라인(L6)을 통해서 입력받은 측정 온도 신호 및 기준 온도 신호의 크기를 비교한 결과에 대응되는 온도 비교 신호를 출력할 수 있다. 바람직하게, 제2 비교기(132)는 1개의 출력 단자를 구비할 수 있다.In addition, the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제2 비교기(132)의 출력 단자는 제6 라인(L6)과 연결될 수 있다. 따라서, 제2 비교기(132)는 온도 비교 신호를 제6 라인(L6)을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 출력된 온도 비교 신호는 제6 라인(L6)을 통해서 제어 신호 출력기(133)에 입력될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the output terminal of the
제어 신호 출력기(133)는 상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호를 입력받고, 상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호의 값에 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The control
제어 신호 출력기(133)는 2개의 입력 단자를 구비할 수 있다. 제어 신호 출력기(133)의 제1 입력 단자에는 제1 비교기(131)에서 출력된 전압 비교 신호가 입력될 수 있다. 그리고, 제어 신호 출력기(133)의 제2 입력 단자에는 제2 비교기(132)에서 출력된 온도 비교 신호가 입력될 수 있다.The control
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제어 신호 출력기(133)에는 제5 라인(L5)을 통해서 전압 비교 신호가 입력되고, 제6 라인(L6)을 통해서 온도 비교 신호가 입력될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, a voltage comparison signal may be input to the control
그리고, 제어 신호 출력기(133)는 출력 단자를 구비할 수 있다. 제어 신호 출력기(133)는 구비된 출력 단자를 통해서 히팅 릴레이(40)에 대한 제어 신호를 출력할 수 있다.In addition, the control
예컨대, 도 1의 실시예에서, 제어 신호 출력기(133)의 출력 단자에는 제7 라인(L7)이 연결될 수 있다. 그리고, 제7 라인(L7)은 히팅 릴레이(40)에도 연결될 수 있다. 따라서, 제어 신호 출력기(133)에서 출력된 제어 신호는 제7 라인(L7)을 통해서 히팅 릴레이(40)에 송신되어, 히팅 릴리에의 동작 상태가 제어 신호에 대응되는 동작 상태로 제어될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the seventh line L7 may be connected to the output terminal of the control
상기 제1 비교기(131), 제2 비교기(132) 및 제어 신호 출력기(133)는 프로세서(120)의 별도 제어가 없이, 입력되는 신호에 대응되는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 비교기(131)는 프로세서(120)의 제어가 없더라도 입력되는 메인 릴레이(20)의 양단 전압에 대응되는 전압 비교 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제2 비교기(132)는 프로세서(120)의 제어가 없더라도 입력되는 측정 온도 신호 및 기준 온도 신호의 크기를 비교한 결과에 대응되는 온도 비교 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제어 신호 출력기(133)는 프로세서(120)의 제어가 없더라도 입력되는 전압 비교 신호 및 온도 비교 신호의 레벨에 대응되는 제어 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 프로세서(120)에 의한 별도의 제어가 없더라도 배터리 팩(1)의 상태에 따라 히팅 패드(30)의 동작 상태가 자동적으로 제어될 수 있기 때문에, 배터리 팩(1)의 온도가 일정 수준 이상으로 상승하는 것이 미연에 방지될 수 있다.The
이하에서는, 히팅 제어부(130)가 구비되지 않고, 프로세서(120)에 의해 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 제어되는 배터리 팩(1)의 문제점에 대해 설명한다. 배터리 팩(1)의 메인 릴레이(20) 및 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태이고, 프로세서(120)의 소프트웨어 문제 또는 프로세서(120)와 히팅 릴레이(40) 간의 연결 문제가 발생된 경우를 가정한다. 이 경우,
배터리 모듈(10)에서 출력된 전류가 히팅 패드(30)에 계속 인가되기 때문에, 배터리 팩(1)의 온도는 계속 상승하고, 배터리 팩(1)이 폭발하는 등의 사고가 발생될 수 있다. Hereinafter, a problem with the
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 구비된 배터리 팩(1)은, 프로세서(120)의 소프트웨어 문제 또는 프로세서(120)와 히팅 릴레이(40) 간의 연결 문제가 발생되더라도, 히팅 제어부(130)에 의해 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 제어될 수 있다. 즉, 히팅 제어부(130)는 프로세서(120)의 제어가 없더라도 인가되는 신호에 대응되는 신호를 출력하도록 구성되었기 때문에, 상술한 문제가 발생되더라도 히팅 패드(30)의 동작 상태를 제어할 수 있다.On the other hand, in the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)에 의해서 배터리 팩(1)의 온도가 일정 수준 이상으로 상승되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다. 또한, 배터리 팩(1)의 온도가 일정 수준으로 유지되기 때문에, 배터리 팩(1)에 구비된 소자들의 손상이 적어지고, 배터리 팩(1)의 사용 효율이 향상될 수 있다.Accordingly, there is an advantage in that the temperature of the
상기 제1 비교기(131)는, 상기 양단 전압의 차이가 소정 크기 미만인 경우, 제1 전압 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제1 비교기(131)는 상기 양단 전압의 차이가 상기 소정 크기 이상인 경우, 제2 전압 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The
여기서, 상기 소정 크기란, 배터리 모듈(10)의 전압과 동일하게 설정될 수 있다. 바람직하게, 상기 소정 크기는 배터리 모듈(10)의 전압과 메인 릴레이(20)의 내부 저항을 고려하여, 배터리 모듈(10)의 전압보다 작게 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 메인 릴레이(20)의 내부 저항을 고려하지 않고, 소정 크기가 배터리 모듈(10)의 전압과 동일하게 설정된 것으로 설명한다.Here, the predetermined size may be set equal to the voltage of the
예컨대, 배터리 모듈(10)의 전압이 10[V]이고, 소정 크기가 10[V]로 설정되었다고 가정한다. 메인 릴레이(20)의 일단 전압이 10[V]이고, 타단 전압이 9.9[V]이면, 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이가 0.1[V]이다. 즉, 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이(0.1[V])가 소정 크기(10[V]) 미만이므로, 제1 비교기(131)는 제1 전압 비교 신호를 출력할 수 있다.For example, it is assumed that the voltage of the
다른 예로, 메인 릴레이(20)의 일단 전압이 10[V]이고, 타단 전압이 0[V]이면, 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이(10[V])가 소정 크기(10[V])와 동일하므로, 제1 비교기(131)는 제2 전압 비교 신호를 출력할 수 있다.As another example, when the voltage at one end of the
또 다른 예로, 메인 릴레이(20)의 일단 전압이 10[V]이고, 타단 전압이 7[V]이면, 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이(7[V])가 소정 크기(10[V]) 미만이므로, 제1 비교기(131)는 제1 전압 비교 신호를 출력할 수 있다. 이러한 경우는 도 4 및 도 5를 통해 설명한다.As another example, if the voltage at one end of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)에 부하(2)가 연결된 예시적 구성을 도시한 도면이다. 도 5는 배터리 팩(1)에 흐르는 전류에 대한 제2 예시를 도시한 도면이다. 도 5에서 화살표는 부하(2)에서 출력된 전류가 흐르는 방향을 나타낸다.4 is a diagram showing an exemplary configuration in which a
도 4 및 도 5를 참조하면, 메인 릴레이(20)의 동작 상태가 턴-오프 상태이더라도, 배터리 팩(1)과 부하(2)가 연결되어 있으면, 제2 노드(N2)에는 부하(2)의 전압이 인가될 수 있다. 그리고, 이 경우에, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-온 상태이면, 부하(2), 히팅 릴레이(40) 및 히팅 패드(30)가 폐회로를 형성하여, 부하(2)에서 출력된 전류가 히팅 패드(30)에 인가될 수 있다. 따라서, 히팅 패드(30)는 부하(2)에서 출력된 전류에 의해 발열될 수 있다.4 and 5, even if the
또한, 예컨대, 배터리 팩(1) 내부에는 전압 레벨을 일정하게 하기 위한 평활용 커패시터가 더 포함될 수 있다. 이러한 커패시터에는 배터리 모듈(10)에 대응되는 전압이 저장되어 있을 수 있다. 즉, 메인 릴레이(20)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 전환되어 배터리 모듈(10)과 커패시터 간의 연결이 해제되면, 커패시터에 저장된 전류가 방출될 수 있다. 이러한 경우, 메인 릴레이(20)의 동작 상태에 기반해서만 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어하면, 커패시터에서 출력되는 전류에 의해 히팅 패드(30)가 발열될 수 있는 문제가 있다. In addition, for example, a smoothing capacitor may be further included in the
반면, 제1 비교기(131)는 메인 릴레이(20)의 동작 상태만을 고려하여 대응되는 전압 비교 신호를 출력하지 않고, 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이를 고려하여 대응되는 전압 비교 신호를 출력할 수 있다. 즉, 히팅 패드(30)가 배터리 모듈(10)로부터 전류를 인가받는 경우 및 배터리 모듈(10) 이외로부터 전류를 인가받는 경우에, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 동일하게 제어될 수 있다. On the other hand, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 메인 릴레이(20)의 양단 전압의 차이를 고려함으로써, 배터리 모듈(10)뿐만 아니라 배터리 모듈(10) 이외로부터 인가되는 전류에 의해서 히팅 패드(30)가 예기치 못하게 발열되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the heating
상기 제2 비교기(132)는, 상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 이상인 경우, 제1 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제2 비교기(132)는, 상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 미만인 경우, 제2 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The
여기서, 기준 온도 신호에 대응되는 값이란, 배터리 팩(1)의 정상 온도 범위의 상한 온도일 수 있다. 예컨대, 배터리 팩(1)의 정상 온도 범위의 상한 온도는 60℃로 설정될 수 있다. 따라서, 기준 온도 신호는 60℃에 대응되는 신호이고, 기준 온도 신호에 대응되는 값은 60℃일 수 있다.Here, the value corresponding to the reference temperature signal may be an upper limit temperature of the normal temperature range of the
즉, 제2 비교기(132)는 측정부(110)에 의해서 실제로 측정된 배터리 팩(1)의 온도가 미리 설정된 배터리 팩(1)의 상한 온도 이상이면, 제1 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 반대로, 제2 비교기(132)는 측정된 배터리 팩(1)의 온도가 미리 설정된 배터리 팩(1)의 상한 온도 미만이면, 제2 온도 비교 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.That is, the
상기 제어 신호 출력기(133)는, 상기 제1 비교기(131)로부터 제1 전압 비교 신호를 입력받고, 상기 제2 비교기(132)로부터 제1 온도 비교 신호를 입력받은 경우, 상기 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 전환시키는 턴-오프 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.When the control
구체적으로, 제어 신호 출력기(133)가 제1 전압 비교 신호를 입력받은 경우는, 히팅 패드(30)에 전류가 인가되는 경우일 수 있다. 이 때, 히팅 패드(30)는 배터리 모듈(10) 또는 배터리 모듈(10) 이외의 전압원으로부터 전류를 인가받을 수 있다. 또한, 제어 신호 출력기(133)가 제1 온도 비교 신호를 입력받은 경우는, 측정된 배터리 팩(1)의 온도가 기준 온도 이상인 경우일 수 있다. 따라서, 제어 신호 출력기(133)는, 배터리 팩(1)의 온도가 미리 설정된 상한 온도 이상이고, 히팅 패드(30)에 전류가 인가되는 경우에, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 전환시키는 턴-오프 제어 신호를 출력할 수 있다.Specifically, when the control
예컨대, 도 1을 참조하면, 제어 신호 출력기(133)는 제7 라인(L7)을 통해서 턴-오프 제어 신호를 출력할 수 있다. 출력된 턴-오프 제어 신호는 제7 라인(L7)을 통해서 히팅 릴레이(40)에게 송신될 수 있다.For example, referring to FIG. 1, the control
제어 신호 출력기(133)에서 출력된 제어 신호에 대해서는 아래의 표 1을 참조하여 설명한다.The control signal output from the control
표 1은, 제어 신호 출력기(133)가 입력받은 전압 비교 신호 및 온도 비교 신호에 따라 출력하는 제어 신호를 나타낸 표이다.Table 1 is a table showing control signals output by the control
표 1을 참조하면, 제어 신호 출력기(133)는 제1 비교기(131)로부터 제1 전압 비교 신호를 입력받고, 제2 비교기(132)로부터 제1 온도 비교 신호를 입력받은 경우에 한하여, 턴-오프 제어 신호를 출력할 수 있다. 즉, 이 경우에만 제어 신호 출력기(133)에서 출력된 제어 신호에 의해 히팅 릴레이(40)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어될 수 있다.Referring to Table 1, the control
예컨대, 제어 신호 출력기(133)는 NAND(Negative-AND) 게이트 소자로 구성될 수 있다. 여기서, NAND 게이트는 모든 입력이 참일 때 거짓인 출력을 내보내는 논리 회로이다. 즉, 논리 회로적 측면에서 보면, 제1 전압 비교 신호 및 제1 온도 비교 신호는 참이고, 제2 전압 비교 신호 및 제2 온도 비교 신호는 거짓일 수 있다. 또한, 턴-오프 제어 신호는 거짓이고, 턴-온 제어 신호는 참일 수 있다.For example, the control
본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 배터리 팩(1)의 온도가 기준 온도 이상이고, 배터리 모듈(10) 또는 다른 전압원으로부터 히팅 패드(30)가 전류를 인가받는 경우에, 프로세서(120)에 의한 별도의 제어가 없더라도 히팅 패드(30)로 인가되는 전류를 차단할 수 있다.In the heating
따라서, 히팅 패드 제어 장치(100)는 소정의 조건을 만족하기만 하면 히팅 패드(30)로 인가되는 전류를 차단함으로써, 배터리 팩(1)의 온도가 일정 수준 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the heating
상기 프로세서(120)는, 상기 측정부(110)로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.The
측정부(110)에서 출력된 측정 온도 신호는 제2 비교기(132)뿐만 아니라 프로세서(120)에도 입력될 수 있다.The measured temperature signal output from the
예컨대, 도 1을 참조하면, 측정부(110)는 제3 라인(L3)을 통해서 프로세서(120)와 연결될 수 있다. 즉, 제3 라인(L3)은 측정부(110)와 프로세서(120)를 연결하는 단위 라인과 측정부(110)와 제2 비교기(132)를 연결하는 단위 라인으로 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)로부터 측정 온도 신호를 수신할 수 있다.For example, referring to FIG. 1, the
상기 프로세서(120)는, 상기 측정부(110)가 측정한 측정 온도와 상기 설정된 기준 온도를 비교한 결과에 기반하여 상기 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다.The
구체적으로, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태는 히팅 제어부(130)뿐만 아니라 프로세서(120)에 의해서도 제어될 수 있다. 즉, 히팅 제어부(130)와 프로세서(120)는 상호 보완적인 관계로서, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어함으로써 히팅 패드(30)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 따라서, 히팅 제어부(130) 및 프로세서(120)에 의한 히팅 패드(30)의 동작 상태 제어에 의해서, 배터리 팩(1)의 고온 상태가 지속되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.Specifically, the operating state of the
예컨대, 도 1의 실시예에서, 프로세서(120)는 제3 라인(L3)을 통해서 측정부(110)로부터 측정 온도 신호를 수신하고, 수신한 측정 온도 신호를 판독하여 측정부(110)가 측정한 배터리 팩(1)의 온도를 결정할 수 있다. 그리고, 프로세서(120)는 결정한 배터리 팩(1)의 온도와 미리 설정된 기준 온도를 비교하여 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 제어하는 신호를 제8 라인(L8)을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 프로세서(120)는 결정한 배터리 팩(1)의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상이면, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어하는 신호를 제8 라인(L8)을 통해 출력할 수 있다. 반대로, 프로세서(120)는 결정한 배터리 팩(1)의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만이면, 히팅 릴레이(40)의 동작 상태를 턴-온 상태로 제어하는 신호를 제8 라인(L8)을 통해 출력할 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 1, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 히팅 제어부(130) 및 프로세서(120)를 이용하여 배터리 팩(1)의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하는 것을 이중으로 방지하기 때문에, 배터리 팩(1)의 온도 상승에 따른 사고 발생의 위험을 현저하게 줄일 수 있는 장점이 있다.Therefore, the heating
히팅 릴레이(40)의 구체적인 구성에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.A specific configuration of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 포함된 배터리 팩(1)의 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다.6 is a view showing another exemplary configuration of the
도 6을 참조하면, 히팅 릴레이(40)는 제1 릴레이(41), 제2 릴레이(42), 인덕터(43), 제3 릴레이(44) 및 전압원(45)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
예컨대, 제1 릴레이(41) 및 제2 릴레이(42)는 MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor)일 수 있다. 그리고, 제3 릴레이(44)는 접점과 철편을 포함할 수 있다. 즉, 인덕터(43)에 전류가 흐를 때 발생되는 자력에 의해 철편이 움직이고, 철편과 접점이 접촉되면 제3 릴레이(44)의 동작 상태가 턴-온 상태일 수 있다.For example, the
제1 릴레이(41)는 제7 라인(L7)을 통해서 제어 신호 출력기(133)와 연결되고, 제2 릴레이(42)는 제8 라인(L8)을 통해서 프로세서(120)와 연결될 수 있다. 다만, 제1 릴레이(41), 제2 릴레이(42), 제어 신호 출력기(133) 및 프로세서(120)의 연결 관계는 도면에 도시된 것에 국한되지 않고, 제1 릴레이(41)는 프로세서(120)와 연결되고, 제2 릴레이(42)는 제어 신호 출력기(133)와 연결될 수도 있다. 즉, 제1 릴레이(41)는 제어 신호 출력기(133) 및 프로세서(120) 중에서 어느 하나와 연결되고, 제2 릴레이(42)는 제어 신호 출력기(133) 및 프로세서(120) 중에서 제1 릴레이(41)와 연결되지 않은 구성과 연결될 수 있다. 이하에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 릴레이(41)와 제어 신호 출력기(133)가 연결되고, 제2 릴레이(42)와 프로세서(120)가 연결된 것으로 설명한다.The
제1 릴레이(41)는 제7 라인(L7)을 통해 제어 신호 출력기(133)로부터 제어 신호를 입력받고, 입력받은 제어 신호에 대응되도록 동작 상태가 전환될 수 있다. 그리고, 제2 릴레이(42)는 제8 라인(L8)을 통해 프로세서(120)로부터 신호를 입력받고, 입력받은 신호에 대응되도록 동작 상태가 전환될 수 있다. The
즉, 제1 릴레이(41)는 프로세서(120)에 제어에 의하지 않고, 배터리 팩(1)의 상태에 따른 히팅 제어부(130)에 의해 동작 상태가 전환될 수 있다.That is, the operation state of the
예컨대, 히팅 릴레이(40)에 제1 릴레이(41)가 구비되지 않았고, 제2 릴레이(42)의 동작 상태가 턴-온 상태에서 제8 라인(L8)의 손상으로 프로세서(120)와 제2 릴레이(42) 간의 연결이 끊겼다고 가정한다. 이 경우, 히팅 라인(HL)을 통해 전류가 흐를 수 있기 때문에, 히팅 패드(30)로 계속해서 전류가 인가될 수 있다. 또한, 도 5와 같이 부하(2)가 연결된 경우에는, 프로세서(120)에 의해 메인 릴레이(20)의 동작 상태가 턴-오프 상태로 제어되더라도, 부하(2)를 통해서 히팅 패드(30)에 전류가 인가될 수 있다. 따라서, 히팅 패드(30)는 계속 발열되고, 배터리 팩(1)의 온도는 기준 온도 이상으로 상승할 수 있다. 즉, 제2 릴레이(42)만 구비된 경우에는 프로세서(120)와 제2 릴레이(42) 간의 연결 또는 프로세서(120) 자체의 결함 발생으로 인해 배터리 팩(1)이 고장날 수 있는 문제가 있다.For example, the
반면, 본 발명과 같이 히팅 릴레이(40)에 제1 릴레이(41) 및 제2 릴레이(42)가 모두 구비된 경우에도, 제8 라인(L8)의 손상으로 프로세서(120)와 제2 릴레이(42) 간의 연결이 끊겼다고 가정한다. 이 경우, 히팅 라인(HL)에 전류가 흐르면, 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2)의 전압 차이가 소정 크기 미만일 수 있다. 따라서, 제1 비교기(131)는 참값인 제1 전압 비교 신호를 제5 라인(L5)을 통해서 제어 신호 출력기(133)에게 출력할 수 있다. 그리고, 배터리 팩(1)의 온도가 기준 온도 이상이 되면, 제2 비교기(132)는 참값인 제1 온도 비교 신호를 제6 라인(L6)을 통해서 제어 신호 출력기(133)에게 출력할 수 있다. 표 1을 참조하면, 제1 전압 비교 신호 및 제1 온도 비교 신호를 입력받은 제어 신호 출력기(133)는 턴-오프 제어 신호를 제7 라인(L7)을 통해서 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 릴레이(41)의 동작 상태는 턴-오프 상태로 전환되고, 히팅 패드(30)에 전류가 인가되는 것이 차단될 수 있다.On the other hand, even when both the
반대로, 히팅 제어부(130) 내부 결함이 발생되어 제어 신호 출력기(133)가 표 1에 따른 제어 신호를 정상적으로 출력하지 못하는 경우, 프로세서(120)가 제2 릴레이(42)의 동작 상태를 제어함으로써, 배터리 팩(1)이 고온 상태를 유지하는 것을 방지할 수 있다.Conversely, when an internal defect of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는, 상호 보완적인 프로세서(120)와 히팅 제어부(130)를 모두 구비함으로써, 배터리 팩(1)이 고온 상태를 유지하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the heating
본 발명에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 히팅 패드 제어 장치(100) 및 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.The heating
또한, 본 발명에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)는 자동차에 구비될 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 는 전기 자동차에 구비될 수 있다. 보다 바람직하게, 본 발명에 따른 히팅 패드 제어 장치(100)가 구비된 배터리 팩(1)이 전기 자동차에 구비될 수 있다. 따라서 히팅 패드 제어 장치(100)는 배터리 팩(1)이 고온 상태를 유지하는 것을 방지하여, 자동차 내부 부품의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the heating
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiment.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.In the above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be described by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equal scope of the claims.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. It is not limited by the drawings, and may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications may be made.
1: 배터리 팩
2: 부하
10: 배터리 모듈
20: 메인 릴레이
30: 히팅 패드
40: 히팅 릴레이
41: 제1 릴레이
42: 제2 릴레이
43: 인덕터
44: 제4 릴레이
45: 전압원
100: 히팅 패드 제어 장치
110: 측정부
120: 프로세서
130: 히팅 제어부
131: 제1 비교기
132: 제2 비교기
133: 제어 신호 출력기1: battery pack
2: load
10: battery module
20: main relay
30: heating pad
40: heating relay
41: first relay
42: second relay
43: inductor
44: fourth relay
45: voltage source
100: heating pad control device
110: measuring unit
120: processor
130: heating control unit
131: first comparator
132: second comparator
133: control signal output
Claims (10)
상기 배터리 팩의 온도를 측정하고, 측정된 배터리 팩의 온도에 대응되는 측정 온도 신호를 출력하도록 구성된 측정부;
미리 설정된 기준 온도에 대응되는 기준 온도 신호를 출력하도록 구성된 프로세서;
상기 측정부로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하고, 상기 프로세서로부터 상기 기준 온도 신호를 수신하며, 상기 메인 릴레이의 양단 전압, 상기 측정 온도 신호 및 상기 기준 온도 신호에 기반하여 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 제어하는 제어 신호를 출력함으로써 상기 히팅 패드의 동작 상태를 제어하도록 구성된 히팅 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
A main relay disposed between the positive terminal of the battery module and the positive terminal of the battery pack in the main charge/discharge path; A heating pad disposed on a heating line connected to the main charge/discharge path to generate heat when a current is applied; And a heating relay disposed on the heating line to control the flow of current flowing through the heating line according to an operating state; and a heating pad control device connected to a battery pack to control an operating state of the heating pad,
A measuring unit configured to measure the temperature of the battery pack and output a measurement temperature signal corresponding to the measured temperature of the battery pack;
A processor configured to output a reference temperature signal corresponding to a preset reference temperature;
Receives the measurement temperature signal from the measurement unit, receives the reference temperature signal from the processor, and controls the operating state of the heating relay based on the voltage across the main relay, the measurement temperature signal, and the reference temperature signal And a heating control unit configured to control an operating state of the heating pad by outputting a control signal to control the heating pad.
상기 히팅 릴레이는,
상기 히팅 제어부로부터 턴-온 제어 신호가 출력되면, 동작 상태가 턴-온 상태로 전환되어 상기 메인 충방전 경로와 상기 히팅 패드를 연결시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 1,
The heating relay,
When a turn-on control signal is output from the heating control unit, an operation state is converted to a turn-on state, and the heating pad control device is configured to connect the main charge/discharge path and the heating pad.
상기 히팅 패드는,
상기 메인 릴레이 및 상기 히팅 릴레이의 동작 상태가 턴-온 상태로 제어되면, 상기 배터리 모듈에서 출력된 전류를 인가받도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 2,
The heating pad,
Heating pad control device, characterized in that configured to receive the current output from the battery module when the operation state of the main relay and the heating relay is controlled to a turn-on state.
상기 히팅 제어부는,
상기 메인 릴레이의 일단 전압 및 타단 전압을 각각 입력받고, 입력받은 메인 릴레이의 양단 전압의 차이에 대응되는 전압 비교 신호를 출력하도록 구성된 제1 비교기;
입력받은 측정 온도 신호 및 기준 온도 신호의 크기를 비교한 결과에 대응되는 온도 비교 신호를 출력하도록 구성된 제2 비교기; 및
상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호를 입력받고, 상기 전압 비교 신호 및 상기 온도 비교 신호의 값에 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성된 제어 신호 출력기를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 1,
The heating control unit,
A first comparator configured to receive a voltage at one end and a voltage at the other end of the main relay, respectively, and to output a voltage comparison signal corresponding to a difference between voltages at both ends of the main relay;
A second comparator configured to output a temperature comparison signal corresponding to a result of comparing the magnitudes of the input measured temperature signal and the reference temperature signal; And
And a control signal output unit configured to receive the voltage comparison signal and the temperature comparison signal and output a control signal corresponding to the voltage comparison signal and the temperature comparison signal.
상기 제1 비교기는,
상기 양단 전압의 차이가 소정 크기 미만인 경우, 제1 전압 비교 신호를 출력하도록 구성되고,
상기 양단 전압의 차이가 상기 소정 크기 이상인 경우, 제2 전압 비교 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 4,
The first comparator,
When the difference between the voltages at both ends is less than a predetermined size, it is configured to output a first voltage comparison signal,
And outputting a second voltage comparison signal when the difference between the voltages at both ends is greater than or equal to the predetermined level.
상기 제2 비교기는,
상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 이상인 경우, 제1 온도 비교 신호를 출력하도록 구성되고,
상기 측정 온도 신호에 대응되는 값이 상기 기준 온도 신호에 대응되는 값 미만인 경우, 제2 온도 비교 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 5,
The second comparator,
When the value corresponding to the measured temperature signal is greater than or equal to the value corresponding to the reference temperature signal, it is configured to output a first temperature comparison signal,
And outputting a second temperature comparison signal when the value corresponding to the measured temperature signal is less than the value corresponding to the reference temperature signal.
상기 제어 신호 출력기는,
상기 제1 비교기로부터 제1 전압 비교 신호를 입력받고, 상기 제2 비교기로부터 제1 온도 비교 신호를 입력받은 경우, 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 턴-오프 상태로 전환시키는 턴-오프 제어 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 6,
The control signal output unit,
When a first voltage comparison signal is input from the first comparator and a first temperature comparison signal is input from the second comparator, a turn-off control signal for converting the operating state of the heating relay to a turn-off state is output. Heating pad control device, characterized in that configured to.
상기 프로세서는,
상기 측정부로부터 상기 측정 온도 신호를 수신하고, 상기 측정부가 측정한 측정 온도와 상기 설정된 기준 온도를 비교한 결과에 기반하여 상기 히팅 릴레이의 동작 상태를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히팅 패드 제어 장치.
The method of claim 1,
The processor,
The heating pad control apparatus, characterized in that configured to receive the measurement temperature signal from the measurement unit, and to control an operating state of the heating relay based on a result of comparing the measurement temperature measured by the measurement unit and the set reference temperature.
A battery pack comprising the heating pad control device according to any one of claims 1 to 8.
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